FR3019951A1 - Moteur electrique, dispositif de pulsion d'air et systeme de ventilation de chauffage et/ou de climatisation equipes d'un tel moteur - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un moteur électrique (101) comportant un stator (2) et un rotor (3), le rotor (3) étant disposé autour du stator (2), un élément de support (9) dudit rotor (3) et dudit stator (2), un support (5) de moteur traversé par un flux de fluide, un radiateur (8) et un organe électronique (7), ledit radiateur (8) étant inséré entre ledit support (5) de moteur et ledit organe électronique (7), caractérisé en ce que l'élément de support (9) du rotor (3) et du stator (2), et le radiateur (8) constituent une même pièce (30) dite bi-fonctionnelle.

Description

Moteur électrique, dispositif de pulsion d'air et système de ventilation de chauffage et/ou de climatisation équipés d'un tel moteur La présente invention se rapporte au domaine des moteurs électriques. La présente invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un moteur électrique utilisé dans un dispositif de pulsion d'air. Un dispositif de pulsion d'air équipé d'un moteur électrique selon l'invention est, par exemple, utilisé dans un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Un moteur électrique est généralement fondé sur l'interaction d'un rotor avec un stator, ledit rotor et ledit stator étant montés indépendamment l'un de l'autre dans ledit moteur. Il en résulte qu'un tel moteur présente l'inconvénient de ne pas garantir une bonne coaxialité entre le rotor et le stator. Or, une mauvaise coaxialité entre ces deux éléments peut entraîner des risques de dysfonctionnement du moteur tels qu'une alternance de phases d'accélération et de phases de ralentissement.

Ainsi, un moteur électrique selon l'invention permet d'assurer un fonctionnement homogène et régulier du moteur électrique, et d'éviter ainsi une vitesse de rotation par à-coups du rotor autour du stator. La présente invention a ainsi pour objet un moteur électrique comportant un stator et un rotor, le rotor étant disposé autour du stator, un élément de support dudit rotor et dudit stator, un support de moteur traversé par un flux de fluide, par exemple un flux d'air, un radiateur et un organe électronique apte à piloter ledit moteur, ledit radiateur étant inséré entre ledit support de moteur et ledit organe électronique, caractérisé en ce que l'élément de support du rotor et du stator, et le radiateur constituent une même pièce, par exemple, dite « bifonctionnelle ».

Le terme « bi-fonctionnel » signifie que la pièce remplit au moins une première fonction de support pour le rotor et le stator, et au moins une deuxième fonction de refroidissement de l'organe électronique. Ainsi, ladite pièce bi-fonctionnelle est monobloc. Le fait que 5 ladite pièce bi-fonctionnelle soit d'une seule pièce (ou monobloc) permet de s'affranchir du fait d'avoir à positionner un radiateur par rapport à un élément de support. Ainsi, lorsque ladite pièce bi-fonctionnelle est positionnée entre l'organe électronique et le support de moteur, le radiateur va contribuer 10 automatiquement au bon positionnement de l'élément de support du rotor et du stator et donc à un montage parfaitement coaxial dudit rotor et dudit stator. Le fait que la position relative entre le radiateur et l'élément de support est figée est avantageux, car cela permet de ne pas avoir, au niveau du moteur, à positionner un radiateur par rapport à 15 un élément de support. Bien que constituant une même pièce, le radiateur et l'élément de support peuvent être réalisés dans le même matériau ou dans des matériaux différents. Généralement, l'organe électronique apte à piloter le moteur électrique est une carte électronique qui pilote le fonctionnement du 20 moteur électrique. Avantageusement, la pièce bi-fonctionnelle comprend : - une embase faisant office de radiateur, - une partie creuse, par exemple cylindrique, qui est dotée d'un canal interne, par exemple cylindrique, et qui fait office 25 d'élément de support du rotor et du stator. De cette manière, le radiateur peut assurer un refroidissement efficace sur une surface étendue, tout en occupant un espace restreint grâce à sa faible épaisseur. De façon avantageuse, l'embase présente une forme discoïdale et 30 s'étend dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de révolution du canal interne de la partie creuse.

De façon préférentielle, la pièce bi-fonctionnelle est en métal. Ainsi, l'embase faisant office de radiateur pourra refroidir efficacement l'organe électronique par conduction thermique. De plus, le fait que la pièce bi-fonctionnelle soit réalisée en métal permet de bloquer des rayonnements électromagnétiques émis par l'organe électronique, ces rayonnements électromagnétiques pouvant perturber le fonctionnement du moteur électrique. En outre, le fait que la pièce bi-fonctionnelle soit réalisée en métal permet de relier aisément le stator à la masse par l'intermédiaire de 10 ladite pièce bi-fonctionnelle. Préférentiellement, la pièce bi-fonctionnelle est en aluminium. De cette manière, la pièce fonctionnelle est, d'une part, légère et, d'autre part, un bon conducteur thermique. De façon avantageuse, l'embase de la pièce bi-fonctionnelle est 15 placée au contact du support de moteur et de l'organe électronique, de manière à ce que le flux de fluide traversant le support de moteur refroidisse le radiateur et que ledit radiateur refroidisse ledit organe électronique. Le radiateur a pour fonction d'absorber la chaleur émise par l'organe électronique pour ensuite évacuer cette chaleur par 20 l'intermédiaire du fluide provenant du flux de fluide traversant le support de moteur. Plus particulièrement, le stator est disposé autour de la partie creuse en étant au contact de la surface externe de ladite partie, le canal interne étant apte à recevoir un axe central du rotor. Ainsi, pour 25 ce positionnement, le rotor tourne autour du stator. De façon préférentielle, le support de moteur comporte au moins un passage vers le moteur pour permettre au flux de fluide traversant ledit support de transiter vers ledit moteur pour le refroidir. Ainsi, le flux de fluide traversant le support de moteur sert à la fois à refroidir le 30 radiateur et les zones chaudes du moteur situées sur le rotor et sur le stator.

Selon une autre caractéristique possible, le flux de fluide traversant ledit support de moteur est au moins l'un des fluides suivants : de l'air, de l'eau, un fluide réfrigérant (par exemple du R134A, du HFO 1234 YF, du dioxyde de carbone, etc.)...

L'invention a pour deuxième objet une pièce bi-fonctionnelle pour la réalisation d'un moteur électrique selon l'invention. L'invention a pour troisième objet un dispositif de pulsion d'air comprenant au moins un moteur électrique conforme à l'invention tel que décrit précédemment.

Selon une caractéristique possible, le dispositif de pulsion d'air selon l'invention comprend au moins une roue de ventilation coopérant avec ledit au moins un moteur électrique. Un dispositif de pulsion d'air selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être fabriqué plus rapidement et plus simplement, en raison du fait que le radiateur et l'élément de support du rotor et du stator constituent une même pièce. En effet, une telle pièce est fabriquée en une seule opération, alors que deux pièces distinctes nécessitent deux processus de fabrication. Un tel dispositif a de plus l'avantage de pouvoir être monté plus facilement, en effet le positionnement précis d'une seule pièce dans ledit dispositif est toujours plus aisé à réaliser que celui de deux pièces séparées. Il présente enfin l'avantage d'être d'un fonctionnement plus homogène et plus fiable, en assurant une coaxialité plus rigoureuse et plus précise entre le rotor et le stator du moteur électrique.

L'invention a pour quatrième objet un système de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant au moins un dispositif de pulsion d'air conforme à l'invention tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au 30 cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un dispositif de pulsion d'air équipé d'un moteur électrique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un moteur électrique et d'une pièce bi-fonctionnelle du dispositif de pulsion d'air de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective et en éclaté d'un dispositif de pulsion d'air de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en perspective d'une pièce bifonctionnelle selon un mode de réalisation possible de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un 15 dispositif 100 de pulsion d'air équipé d'un moteur électrique 101 selon l'invention. Le moteur électrique 101 comprend un stator 2 et un rotor 3, un support 5 de moteur, un organe électronique 7 apte à piloter ledit moteur, un radiateur 8, un élément de support 9 dudit rotor 3 et dudit stator 2. Le moteur électrique 101 comprend au moins un canal de 20 circulation d'un flux de fluide 10, par exemple un flux d'air, permettant le refroidissement dudit moteur 101. Ainsi, dans le mode de réalisation présenté ledit moteur électrique 101 est traversé par un flux d'air. On notera cependant que le fluide assurant le refroidissement du moteur électrique 101 peut être un gaz, un liquide ou mélange 25 diphasique gaz-liquide. Le fluide est par exemple de l'eau, un fluide réfrigérant (tel que du R134A, du HFO 1234 YF, du dioxyde de carbone, etc.)... Le dispositif 100 de pulsion d'air comprend au moins un moteur électrique 101 et au moins une roue 4 de ventilation qui coopère avec 30 ledit au moins un moteur électrique 101.

Plus particulièrement, le radiateur 8 et l'élément de support 9 du rotor 3 et du stator 2 du moteur électrique 101 forment une seule pièce 30 dite « bi-fonctionnelle », car elle remplit au moins deux fonctions, à savoir au moins une première fonction de support pour le rotor 3 et le stator 2, et au moins une deuxième fonction de refroidissement de l'organe électronique 7. Cependant, la pièce 30 dite bi-fonctionnelle est apte à remplir d'autres fonctions qui apparaîtront, ci-après, dans l'exemple de réalisation non-limitatif présenté.

On notera que cette pièce 30 est préférentiellement réalisée en métal, et plus particulièrement en aluminium qui est un matériau léger et bon conducteur thermique. La pièce bi-fonctionnelle comprend ainsi : - une embase 31 faisant office de radiateur 8, - une partie, par exemple cylindrique, creuse 33 qui fait office d'élément de support 9 du rotor 3 et du stator 2. De plus, l'embase 31 est dotée d'une ouverture centrale 32. On notera, par ailleurs, que l'embase 31 est de préférence de faible épaisseur, c'est-à-dire que l'embase 31 présente une épaisseur 20 comprise entre 2 et 15 mm. Dans le mode de réalisation présentée, l'embase 31 présente une forme circulaire, mais celle-ci peut prendre une forme rectangulaire, carrée, elliptique, triangulaire... La forme de l'embase 31 de la pièce 30 bi-fonctionnelle est fonction de la forme des éléments contigus à ladite 25 embase 31. Préférentiellement, le rotor 3 est disposé autour du stator 2, la rotation dudit rotor 3 autour dudit stator 2 entrainant la rotation d'un axe 11 de transmission pour provoquer la mise en mouvement de la roue 4 de ventilation solidarisée audit axe 11. 30 La roue 4 du dispositif 100 de pulsion d'air comprend, disposées à sa périphérie, une pluralité d'ailettes inclinées 17 de manière à ce que la rotation de ladite roue 4 sous l'effet du moteur électrique 101, contribue à produire de l'air pulsé par l'intermédiaire desdites ailettes 17.

Le support 5 de moteur est, dans le mode de réalisation présentée, une pièce de forme circulaire, mais ledit support peut adopter d'autres formes telles qu'une forme rectangulaire, triangulaire, elliptique... Selon l'exemple particulier de réalisation illustré en figure 1, le 10 support 5 de moteur comprend une gorge 6 périphérique et des éléments 16 de découplage. En outre, le support 5 de moteur comprend une bague intérieure 12 et une bague extérieure 13 ménageant entre elles un espace annulaire constituant la gorge périphérique 6. Le support 5 15 comprend également ledit au moins un canal de circulation d'un flux d'air 10. Dans le mode de réalisation présenté, ce dernier comprend un canal latéral 14 d'entrée d'air et au moins un passage 15 orienté vers le moteur électrique 101, pour permettre à l'air en provenance dudit canal 14 de transiter vers ledit moteur 101 afin de le refroidir. 20 Les éléments de découplage 16 forment une zone souple située dans la gorge 6 délimitée par les deux bagues 12, 13. Ladite zone souple a pour fonction d'amortir les vibrations du moteur électrique afin qu'elles ne se propagent pas dans le véhicule automobile, et plus particulièrement dans une planche de bord dudit véhicule. 25 Cette zone peut indifféremment être formée par une mousse d'amortissement ou par des entretoises 16 en plastique souple prenant appui contre les deux bagues 12, 13. Généralement, l'organe électronique 7 apte à piloter ledit moteur 101 est une carte électronique qui pilote le fonctionnement du moteur 30 électrique 101, c'est-à-dire qu'elle pilote par exemple la vitesse dudit moteur 101.

Le stator 2, quant à lui, est une pièce annulaire, formée de plusieurs bobinages 18. Le rotor 3 est assimilable à un couvercle comprenant un corps cylindrique creux 19 et une paroi 20, par exemple bombée, qui obture ledit corps 19 à l'une de ses deux extrémités.

5 Comme plus particulièrement visible à la figure 2, le stator 2 est, en position montée, disposé dans le corps cylindrique creux 19 du stator 3. Le rotor 3 présente également un axe qui traverse la paroi 20 en son centre et qui correspond à un axe 11 de transmission. Une partie dudit axe 11 s'étend à l'intérieur du corps cylindrique 19 en étant confondu 10 avec l'axe de révolution dudit corps cylindrique 19, et une autre partie dudit axe 11 s'étend vers l'extérieur dudit rotor 3 et sert de support à la roue 4 de ventilation. De plus, le rotor 3 est monté dans la partie de la pièce 30 faisant office d'élément de support 9, c'est-à-dire dans la partie creuse 33, de 15 manière à ce que la partie de son axe 11 qui s'étend à l'intérieur de son corps 19 creux, vienne occuper le canal interne dudit élément 9 de support, et de manière à ce que sa paroi 20 et ledit corps 19 viennent coiffer, tel un couvercle, le stator 2. Deux roulements 22, 23, présentant une forme de cylindre creux, 20 sont insérés dans le canal interne de l'élément de support 9, autour de l'axe 11 du rotor 3, pour favoriser la rotation dudit rotor 3 dans ledit élément de support 9. On notera que lesdits roulements 22 et 23 peuvent être des roulements à billes, des roulements à rouleaux, des roulements à aiguilles, etc.

25 La roue de ventilation 4 prolonge donc le rotor 3 en étant montée de façon coaxiale avec ledit rotor 3 sur l'axe 11 de celui-ci. Selon un exemple de réalisation illustré à la figure 5, l'embase 31 de la pièce 30 bi-fonctionnelle présente des reliefs destinés à coopérer avec des reliefs complémentaires de pièces adjacentes du 30 moteur 101. La coopération des reliefs des pièces adjacentes au moteur 101 avec les reliefs de l'embase 31 permet de faciliter le positionnement de la pièce 30 bi-fonctionnelle au sein dudit moteur 101. En effet, ces reliefs complémentaires font office de détrom peur. De plus, l'embase 31 comprend un certain nombre d'orifices 5 aptes à recevoir chacun une vis pour permettre la fixation de la pièce 30 bi-fonctionnelle dans le moteur électrique 101 ou pour permettre la fixation d'autres éléments sur ladite pièce bi-fonctionnelle 30. L'embase 31 est prolongée par au moins une partie creuse 33. Ladite partie creuse 33 est, par exemple, de forme cylindrique.

10 Dans le mode de réalisation présenté, la partie creuse 33 comprend un premier tronçon 34, prolongé par un deuxième tronçon 35. Dans le mode de réalisation présenté, les premier et deuxième tronçons 34 sont de forme cylindrique, cependant, la partie creuse 33 peut être composée d'un ou plusieurs tronçons de formes et/ou de 15 diamètres différents. Le premier tronçon 34 est situé entre l'embase 31 et le deuxième tronçon 35, le diamètre extérieur de ladite embase 31 étant supérieur au diamètre extérieur dudit premier tronçon 34, qui est lui-même supérieur au diamètre extérieur dudit deuxième tronçon 35.

20 Le premier tronçon 34 et le deuxième tronçon 35 comprennent chacun un canal cylindrique interne 36 et 37 en continuité l'un de l'autre, le diamètre du canal interne 36 du premier tronçon 34 étant supérieur au diamètre du canal interne 37 du deuxième tronçon 35 (le canal interne 36 et la disposition des deux canaux 36 et 37 sont plus 25 particulièrement visibles à la figure 1). Il est à noter que le diamètre du canal interne 36 du premier tronçon 34 est égal au diamètre de l'ouverture 32 centrale de l'embase 31. Le canal interne 37 du deuxième tronçon 35 se termine par une 30 partie cylindrique évasée, dont le diamètre est égal au diamètre du canal interne 36 du premier tronçon 34. Les deux canaux internes 36, 37 sont coaxiaux. Le premier 34 et le deuxième 35 tronçons définissent entre eux un épaulement 38 externe. De même, les canaux internes 36, 37 des 5 deux tronçons 34, 35 définissent entre eux un épaulement interne 39 (plus particulièrement visible à la figure 1). L'embase 31 présente une forme discoïdale et s'étend dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de révolution de la partie creuse 33 cylindrique (ou encore perpendiculaire à l'axe de révolution des canaux internes 36, 37), 10 prolongeant ladite embase 31. Comme illustré aux figures 2 et 3, le stator 2 est enfilé autour du deuxième tronçon 35, et vient en butée contre l'épaulement externe 39. L'axe 11 du rotor 3 occupe le canal interne 37 du deuxième tronçon 35, la partie évasée ainsi qu'une portion du canal interne 36 du premier 15 tronçon 34. Les deux roulements 22, 23 sont enfilés autour de l'axe 11 du rotor 2, respectivement dans la partie évasée du canal interne 37 du deuxième tronçon 35, et dans le canal interne 36 du premier tronçon 34 en venant en appui contre l'épaulement interne 39. En se référant à la figure 3, la carte électronique 7 ainsi qu'un 20 connecteur électrique 42, relié à ladite carte 7, sont plaqués contre une face 41 de l'embase 31, qui est opposée à celle qui est prolongée par la partie creuse 33. En se référant à la figure 4, la pièce 30 bi-fonctionnelle rassemblant le radiateur et le support de rotor 3 et de stator 2 permet 25 un positionnement rigoureux et précis dudit support, par l'intermédiaire du radiateur qui vient s'empiler de façon naturelle sur les autres éléments du moteur électrique 101. Ainsi, lorsque le radiateur est supposé être bien positionné dans le moteur électrique 101, il en découle que l'élément de support 9 du 30 rotor 3 et du stator 2 est également bien positionné. Comme illustré à la figure 3, le moteur électrique 101 selon l'invention comprend également un capot 43 de protection de la carte électronique 7 ainsi qu'une bague d'adaptation 44 entourant ledit capot 43. On note que si le capot 43 est réalisé dans un matériau métallique, ou que celui-ci est métallisé, alors il est possible de relier 5 ledit capot 43 à la masse par l'intermédiaire de la pièce 30. Ainsi, lorsque le moteur électrique 101 est activé, le rotor 3 est mis en rotation autour du stator 2, entrainant la rotation simultanée de la roue 4 de ventilation, qui produit alors de l'air pulsé. De plus, de l'air extérieur au dispositif 100 pénètre dans le canal latéral 14 du support 5 10 de moteur afin, d'une part, de refroidir le radiateur 8 et donc de maintenir la carte électronique 7 à une température relativement basse, c'est-à-dire à une température inférieure ou égale à 90 °C, et d'autre part, de refroidir les zones chaudes du moteur 101 situées sur le rotor 3 et sur le stator 2.

15 On notera que le dispositif 100 de pulsion d'air décrit précédemment peut être avantageusement utilisé dans un système de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation (non représenté). Le dispositif 100 de pulsion d'air est, par exemple, disposé à proximité d'une entrée d'air du système de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation afin de 20 permettre une circulation d'air provenant de l'extérieur dans ledit système.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Moteur électrique comportant un stator (2) et un rotor (3), le rotor (3) étant disposé autour du stator (2), un élément de support (9) dudit rotor (3) et dudit stator (2), un support (5) de moteur traversé par un flux de fluide, un radiateur (8) et un organe électronique (7) apte à piloter ledit moteur, ledit radiateur (8) étant inséré entre ledit support (5) de moteur et ledit organe électronique (7), caractérisé en ce que l'élément de support (9) du rotor (3) et du stator (2), et le radiateur (8) constituent une même pièce (30) dite bi-fonctionnelle.
2. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce bi- fonctionnelle (30) comprend : - une embase (31) faisant office de radiateur, - une partie creuse (33) qui est dotée d'un canal interne (36, 37) qui fait office d'élément de support du rotor (3) et du stator (2).
3. 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embase (31) de la pièce bi-fonctionnelle (30) est placée au contact du support de moteur (5) et de l'organe électronique (7), de manière à ce que le flux de fluide traversant le support de moteur (5) refroidisse le radiateur (31) et que ledit radiateur (31) refroidisse ledit organe électronique (7).
4. 4. Moteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'embase (31) présente une forme discoïdale et s'étend dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de révolution du canal interne (36, 37) de la partie creuse (33).
5. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le stator (2) est disposé autour de la partie creuse (33) en étant au contact de la surface externe de ladite partie (33) creuse, et en ce que le canal interne (36, 37) est apteà recevoir un axe central (11) du rotor (3), ledit rotor (3) étant positionné autour dudit stator (2).
6. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce bi-fonctionnelle (30) est en métal.
7. 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce bifonctionnelle (30) est en aluminium.
8. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support de moteur (5) comporte au moins un passage (15) vers le moteur (2, 3) pour permettre au flux de fluide traversant ledit support (5) de transiter vers ledit moteur (2, 3) pour le refroidir.
9. 9. Pièce bi-fonctionnelle (30) apte à assurer les fonctions de radiateur et de support de rotor et de stator dans un moteur (101) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Dispositif (100) de pulsion d'air caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moteur électrique (101) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8
11. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une roue de ventilation (4) coopérant avec ledit au moins un moteur électrique (101).
12. 12. Système de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant au moins un dispositif de pulsion d'air selon la revendication 10 ou 11.